Investigadores incluidos dos científicos de la Universidad Estatal de Oregón, argumentan en un nuevo estudio que se necesita un cambio de paradigma para evaluar el riesgo de tsunami de los puentes.

El estudio, motivado en parte por la destrucción de cientos de puentes durante los recientes tsunamis frente a la costa de Japón y en el Océano Índico, avanza en la comprensión de la física en funcionamiento cuando un tsunami golpea un puente, lo que abre la puerta al diseño de tramos costeros que son más capaces de resistir la inundación de las olas gigantes.

Los investigadores dicen que no es suficiente pensar en términos de la carga total del tsunami en un puente; también se debe considerar la carga en los componentes estructurales individuales del puente.

Durante los últimos 15 años, Grandes terremotos cuyos epicentros estaban en el océano frente a las costas de Japón e Indonesia han provocado tsunamis que mataron a más de 250, 000 personas y causó más de $ 200 mil millones en daños. El daño incluye el lavado o el desalojo de cientos de puentes, enfatizando la necesidad de comprender mejor la física subyacente de los impactos de las olas.

La investigación, publicado en el Revista de Ciencias e Ingeniería Marinas , implicó la construcción de un modelo a escala 1:5 de un puente de vigas abiertas en la Universidad de Nevada-Reno.

Luego, el modelo terminado se envió a OSU para su prueba en el O.H. Canal de olas grandes del Laboratorio de investigación de olas de Hinsdale, que mide 104,24 metros de largo, 3,66 metros de ancho y 4,57 metros de profundidad.

"Se incluyeron todos los detalles estructurales, como vigas de acero y una plataforma de hormigón que representa la calzada, "dijo el director del laboratorio, Pedro Lomonaco, un coautor del estudio. "El puente estaba totalmente equipado para medir presiones, fuerzas y aceleraciones del puente mientras realizamos una serie de pruebas sobre las fuerzas de impacto de las olas del tsunami ".

Las ondas ejercen fuerzas tanto horizontales como verticales, y los resultados mostraron que esos dos máximos no ocurren necesariamente al mismo tiempo. Ese es un hallazgo importante dado el pensamiento predominante.

"Contrariamente a la práctica recomendada, la aplicación simultánea de la fuerza horizontal máxima y la fuerza vertical máxima en el centro de gravedad de la plataforma del puente no permite una estimación conservadora de elevación para las conexiones individuales entre los componentes estructurales, "dijo el coautor Solomon Yim de la Facultad de Ingeniería de OSU.

La mayoría de los estudios hasta la fecha, Yim y Lomonaco notan, han investigado la carga total y no la tensión ejercida sobre vigas individuales, cámaras de cubierta, cojinetes y conexiones.

"La rotura de las conexiones de los cojinetes fue el principal tipo de daño del puente visto en los tsunamis recientes, mostrando que es fundamental cuantificar lo que el tsunami le está haciendo a estos componentes y descifrar la física subyacente, "Yim dijo." Nuestros estudios revelan un mecanismo complejo de inundación de puentes que consta de tres fases de elevación y una fase descendente, con cada fase maximizando la demanda en diferentes componentes estructurales ".

Yim, Lomonaco y colaboradores de Nevada-Reno desarrollaron un nuevo, Metodología basada en la física que los ingenieros pueden utilizar para diseñar conexiones de puentes. Cojinetes y columnas de acero para resistir mejor los tsunamis.

Modificar la rigidez vertical y horizontal del puente modelo, encontraron que la transmisión de las fuerzas a la subestructura de soporte cambió significativamente.

"La alta presión que se desarrolló debajo del puente jugó un papel importante en la estabilidad del puente, y se probaron diferentes medidas de mitigación, desde cerrar los espacios entre vigas hasta incorporar ventilación en la plataforma de concreto, "Dijo Lomonaco." Los experimentos crearon una base de datos completa para pautas de diseño y desarrollo y validación de modelos computacionales. Los resultados de este y de los próximos estudios sobre la interacción de puentes y tsunamis se pueden aplicar directamente en el diseño y la modernización de puentes. Por ejemplo, el efecto de la ventilación para reducir el desarrollo de altas subpresiones ".

Ian Buckle y el estudiante de posgrado Denis Istrati de Nevada-Reno dirigieron el estudio, que fue apoyado por la Administración Federal de Carreteras, y el Departamento de Transporte de Oregon.

"Ian Buckle es un experto en diseño de puentes y experimentos a gran escala, "Yim dijo." Las cargas de impacto del tsunami son más de mi área y la de Pedro. Este trabajo reunió la experiencia de UNR y OSU ".